姜玉珍

（蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇蘇州215104）

Solidworks［1］是一個基于特征、參數(shù)化的實(shí)體造型系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的實(shí)體建模功能，同時也提供了二次開發(fā)的環(huán)境和開放的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。隨著機(jī)械產(chǎn)品的不斷更新，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)日趨頻繁，在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，常涉及大量的標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，如螺釘、螺母、墊圈、軸承等，這些元件將在設(shè)計(jì)時反復(fù)地在裝配體的不同位置被選用，而且規(guī)格大小各不相同，如果能夠建立一個標(biāo)準(zhǔn)件或通用件的模型庫，設(shè)計(jì)者在選擇某規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)件時，可方便地從庫中取出，然后插人到裝配體的指定位置，將大大簡化設(shè)計(jì)工作，提高設(shè)計(jì)效率。但SolidWorks并沒有提供符合我國國家標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件庫，在此背景下本文對SolidWorks進(jìn)行了二次開發(fā)，通過建模創(chuàng)建符合我國國家標(biāo)準(zhǔn)的軸承庫。

1 目前常用建模方法

建立標(biāo)準(zhǔn)件庫，首要問題是建模方法選擇。而目前常用的兩種建模方法中都存在一定程度的不足。現(xiàn)以軸承為例，介紹常用的建模方法如下：

1.1 單個零件建模的優(yōu)缺點(diǎn)

將軸承的內(nèi)圈、外圈、滾動體等按一個零件建模。優(yōu)點(diǎn)是建模簡單，通過對草圖中除內(nèi)圈直徑、外圈直徑、軸環(huán)寬度以外的次要尺寸添加相應(yīng)的關(guān)系，只需輸入幾個關(guān)鍵尺寸，擴(kuò)充配置十分方便，以滿足裝配要求。而此方法在處理圖中的剖面線時較復(fù)雜，如在Solidworks［2］中因組成軸承的各個零件是同一個實(shí)體，默認(rèn)剖面線相同，因而需手工修改，不能使用自動剖面線，且Solidworks不允許有實(shí)體不連續(xù)，需對草圖略作處理以避免建模錯誤。

1.2 零件組件建模的優(yōu)缺點(diǎn)

建立組成軸承的內(nèi)圈、外圈、滾動體，保持架的零件組，并建立相應(yīng)的系列零件設(shè)計(jì)表，再將上述零件組裝在一起。通過在裝配中建立不同的配置，組合出各種軸承。這種方法在建模和裝配中似乎無懈可擊，但相當(dāng)繁瑣，在不同零件的尺寸之間建立關(guān)系式很困難，在擴(kuò)充配置時，須對裝配中的各個零件分別進(jìn)行擴(kuò)充配置后，才能在裝配中建立新的配置。

2 利用裝配特征建模

筆者經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐與論證，總結(jié)出一種利用裝配特征建模的方法，此種方法簡單、實(shí)用并可方便地解決其他類似的系列裝配問題，克服了上述的缺點(diǎn)。具體步驟如下：

2.1 創(chuàng)建零件名和裝配名

創(chuàng)建一新的零件取名為bearing_base.SLDPRT，在保證外形尺寸大于將要創(chuàng)建的最大的軸承實(shí)例外形的情況下，尺寸可任意定（如圖1），作為產(chǎn)生軸承各個零件的基礎(chǔ)零件。

創(chuàng)建一新的裝配取名為GB/T276-94.SLDASM，將前面創(chuàng)建的零件bearing_base.SLDPRT插入到該裝配中，此時在 FeatureManager設(shè)計(jì)樹中將該零件狀態(tài)固定，接著再將該零件重復(fù)插入兩次，通過添加一定的裝配約束，使后兩個零件與第一個零件位置完全重合（如圖2）。

2.2 創(chuàng)建“布局草圖”

在通過零件軸線的平面上創(chuàng)建一草圖［3］，命名為“布局草圖”。該草圖包含了軸承的內(nèi)圈、外圈、滾動體的回轉(zhuǎn)面（為簡化模型省略了保持架的建模），整個草圖由3個尺寸即內(nèi)圈直徑、外圈直徑、軸環(huán)寬度控制。其余的尺寸由添加相應(yīng)的關(guān)系來約束（如圖3）。

2.3 創(chuàng)建“內(nèi)圈”草圖

創(chuàng)建名為“內(nèi)圈”的草圖（如圖4），此草圖的平面與此前創(chuàng)建的“布局草圖”相同。其中軸承內(nèi)圈外型由“布局草圖”的相應(yīng)圖元實(shí)體引用而來，大矩形框?yàn)榈走吪c零件旋轉(zhuǎn)軸對齊，其余各邊對齊或大于零件的截面即可。

2.4 激活草圖“內(nèi)圈”

點(diǎn)擊菜單插入→裝配體特征→切除→旋轉(zhuǎn)，并在特征有效范圍中是選取第一插入的零件即是該特征僅對第一個零件有效，則該零件即可作為軸承的內(nèi)圈（如圖5）。

2.5 創(chuàng)建“滾動體”草圖

創(chuàng)建一個名為“滾動體”的草圖（如圖6），其中圓形由“布局草圖”的相應(yīng)圖元實(shí)體引用而來，大矩形框?yàn)榈走吪c零件旋轉(zhuǎn)軸對齊，其余各邊對齊或大于零件的截面即可。

2.6 激活草圖“滾動體”

點(diǎn)擊菜單插入→裝配體特征→切除→旋轉(zhuǎn)，并在特征有效范圍內(nèi)選取第二個插入的零件（該特征僅對第二個零件有效），該零件即可成為軸承的滾動體（如圖7）。

將滾動體簡化為圓環(huán)的優(yōu)點(diǎn)：（1）可減少建模工作量；（2）建好的軸承可在通過軸線的任意方向剖切，都可得到典型的剖面。

2.7 創(chuàng)建“外圈”完成軸承

同理，再建立一個新草圖名為“外圈”，點(diǎn)擊菜單插入→裝配體特征→切除→旋轉(zhuǎn)，并在特征有效范圍內(nèi)，選取第三個插入的零件（該特征僅對第三個零件有效），該零件即可成為軸承的外圈。至此軸承創(chuàng)建完畢，通過更改系列零件設(shè)計(jì)表，可方便地添加或修改配置（如圖8）。

2.8 應(yīng)用SolidWorks的功能建立軸承庫

SolidWorks提供了基于excel表驅(qū)動參數(shù)化建模功能，以GB/T276-94深溝球軸承為例，建庫的方法為：

（1）首先采用上述方式建立深溝球軸承的模型；

（2）點(diǎn)擊“注解-顯示特征尺寸”，然后點(diǎn)擊菜單“工具”-選項(xiàng)-顯示尺寸名稱，模型顯示，特征尺寸名稱同時顯示；

（3）點(diǎn)擊菜單“插入-系列零件設(shè)計(jì)表”，出現(xiàn)excel表格（圖9），點(diǎn)擊模型上需要參數(shù)化的尺寸，尺寸名稱進(jìn)入表格，輸入另外兩個模型的數(shù)據(jù)，即可完成軸承的建庫。

3 庫的應(yīng)用

以上述方法建立的軸承標(biāo)準(zhǔn)件庫，已在實(shí)踐中得到應(yīng)用。設(shè)計(jì)者在圖紙標(biāo)準(zhǔn)化、明細(xì)欄的生成、零件重量以及在同一裝配中調(diào)入多個不同規(guī)格的配置時，均取得了顯著的效果。就單一軸承零件模型而言，本方法建立的軸承在裝配環(huán)境中具有裝配體的全部特性（如允許爆炸視圖）。本方法除了建模簡單，參數(shù)控制方便以外，在庫的管理上也較為理想。只要通過修改庫中組成軸承各零件的參數(shù)，即可得到任意類型的軸承生成軸承系列裝配件庫。由此法可引伸出其他標(biāo)準(zhǔn)件與通用件的建庫。

當(dāng)然建庫的模式并不局限于CAD軟件之間，如進(jìn)一步延伸，可建立基于Web的標(biāo)準(zhǔn)件庫的查詢系統(tǒng)，能便于不同的設(shè)計(jì)部門的資源共享，為提高異地協(xié)同設(shè)計(jì)和并行設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

［1］趙汝嘉，曹巖.SolidWorks2001精通與提高篇［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

［2］賈策，李漢明.SolidWorks 2001實(shí)踐與提高［M］.重慶：重慶大學(xué)出版社，2001.

［3］于振華.用好Solidworks的草圖功能［J］.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造，2000（12）：47-48.